Estructura de esquina para paredes de paneles en calderas solares.

Una caldera para un receptor solar incluye una primera pared de paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares.

Una pluralidad de paneles contiguos de la primera pared presentan cada uno un colector de entrada a una elevación de colector de primera pared común. Una segunda pared incluye unos paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares. Una pluralidad de paneles contiguos de la segunda pared presentan cada uno un colector de entrada a una elevación de colector de segunda pared común. La segunda pared es adyacente a la primera pared y forma un ángulo con respecto a la misma, de modo que un panel extremo de la primera pared es adyacente a un panel extremo de la segunda pared para formar una esquina de pared de caldera. Los colectores de entrada de los dos paneles extremos de la esquina de pared de caldera están a elevaciones diferentes uno con respecto a otro.

Estructura de esquina para paredes de paneles en calderas solares

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional US nº 61/151.984, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.011, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.035, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.049, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.077, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.114, presentada el 12 de febrero de 2009, y de la solicitud provisional US nº 61/152.286, presentada el 13 de febrero de 2009, cada una de las cuales se incorpora a la presente memoria en su totalidad como referencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a la producción de energía solar, y más particularmente, a paneles receptores solares para su utilización en calderas solares.

2. Descripción de la técnica relacionada

La generación de energía solar se ha considerado una fuente viable para ayudar a responder a las necesidades energéticas en un momento en el que aumenta la conciencia sobre aspectos medioambientales de la producción de energía. La producción de energía solar se basa principalmente en la capacidad para captar y transformar la energía del sol disponible en grandes cantidades, y puede producirse con muy poco impacto sobre el medio ambiente. La energía solar puede utilizarse sin crear residuos nucleares, como en la producción de energía nuclear, y sin producir emisiones contaminantes incluyendo los gases de efecto invernadero como en la producción de energía a partir de combustibles fósiles. La producción de energía solar es independiente de los costes de combustible fluctuantes y no consume recursos no renovables.

Los generadores de energía solar emplean generalmente campos de espejos controlados, denominados helióstatos, para recoger y concentrar la luz solar sobre un receptor para proporcionar una fuente de calor para la producción de energía. Un receptor solar adopta típicamente la forma de un panel de tubos que transportan un fluido de trabajo a través de los mismos. Los generadores solares previos han utilizado fluidos de trabajo tales como sal fundida porque presenta la capacidad de almacenar energía, permitiendo la generación de energía cuando no hay radiación solar. Los fluidos de trabajo calentados se transportan normalmente hasta un intercambiador de calor en el que ceden el calor a un segundo fluido de trabajo tal como aire, agua, o vapor. La energía se genera conduciendo aire o vapor calentado a través de una turbina que acciona un generador eléctrico.

Más recientemente, se ha determinado que la producción de energía solar puede incrementarse y simplificarse utilizando agua/vapor como único fluido de trabajo en un receptor que es una caldera. Esto puede eliminar la necesidad de un intercambiador de calor ineficaz entre dos fluidos de trabajo diferentes. Este desarrollo ha llevado a nuevos desafíos en la manipulación del calor solar intenso sin daño para el sistema. Un desafío de este tipo implica el hecho de que con el fin de maximizar la producción de energía, los campos de heliostatos se disponen normalmente para rodear una torre receptora central de modo que la caldera en la torre puede recibir energía solar de todas partes.

Las calderas típicas incluyen dos o más secciones a diferentes temperaturas y presiones, tales como una sección de paneles de generador de vapor, una sección de paneles de supercalentador, y una sección de paneles de recalentador, por ejemplo. Cada sección incluye normalmente múltiples paneles receptores que presentan cada uno una serie de tubos que discurren desde un colector de entrada común hasta un colector de salida común. En calderas solares de alta capacidad, normalmente hay un campo de heliostatos que rodean la caldera por todos los lados. Las calderas solares típicas se construyen para ser generalmente circulares de modo que pueden recoger luz solar de heliostatos en todos los lados. Debido a la configuración redonda, los colectores de los paneles construidos de la manera convencional tienden a limitar la proximidad posible de panel a panel. Esto provoca huecos verticales entre los paneles individuales debido al ligero ángulo entre paneles adyacentes necesario para la configuración redonda.

Un enfoque a este problema es escalonar los paneles individuales a diferentes alturas alrededor de la caldera de modo que los colectores no interfieran unos con otros. Esto permite disponer los paneles más juntos, sin huecos verticales significativos entre los mismos. Sin embargo, si se disponen múltiples secciones de caldera, por ejemplo, un generador de vapor y un supercalentador, verticalmente en una pila, el enfoque escalonado aumentaría el hueco horizontal entre las secciones debido al espacio adicional necesario para escalonar los colectores. Todavía otro enfoque es biselar los colectores de paneles individuales para reducir los huecos verticales entre los paneles, pero incluso este enfoque dejaría un hueco horizontal entre secciones de caldera apiladas en las que se ubican los colectores. Huecos en el área de receptor de una caldera constituyen un área en la que no se captura luz solar disponible de los heliostatos. En calderas solares típicas con huecos horizontales entre secciones apiladas verticalmente, los huecos deben cubrirse con un panel de protección que bloquea la luz solar concentrada de los heliostatos. Por tanto, la luz solar concentrada bloqueada no está disponible para la producción de energía.

Mientras que los sistemas de producción de energía solar conocidos se han considerado en general satisfactorios para sus fines previstos, ha permanecido la necesidad en la técnica de receptores solares que puedan mejorar la eficacia global y capturar más energía solar puesta a disposición por los heliostatos reduciendo o eliminando los huecos entre secciones de receptor. También ha permanecido la necesidad en la técnica de receptores solares del tipo que sean fáciles de fabricar y utilizar. La presente invención proporciona una solución a estos problemas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a una caldera para un receptor solar nueva y útil. La caldera incluye una primera pared de paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares. Cada panel de la primera pared incluye un colector de entrada en un extremo del mismo y un colector de salida en un extremo opuesto del mismo. Una pluralidad de paneles contiguos de la primera pared presentan cada uno un colector de entrada del mismo a una elevación de colector de primera pared común.

La caldera también incluye una segunda pared de paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares. Cada panel de la segunda pared incluye un colector de entrada en un extremo del mismo y un colector de salida en un extremo opuesto del mismo. Una pluralidad de paneles contiguos de la segunda pared presentan cada uno un colector de entrada del mismo a una elevación de colector de segunda pared común. La segunda pared es adyacente a la primera pared y forma un ángulo con respecto a la misma, de modo que un panel extremo de la primera pared es adyacente a un panel extremo de la segunda pared para formar una esquina de pared de caldera. Los colectores de entrada de los dos paneles extremos de la esquina de pared de caldera están a elevaciones diferentes unos con respecto a otros.

Según determinadas formas de realización, el colector de entrada del panel extremo de la primera pared está a una elevación diferente de la elevación de colector de primera pared común. El colector de entrada del panel extremo de la segunda pared puede estar a la elevación de colector de segunda pared común. La elevación de colector de segunda pared común puede ser la misma o diferente de la elevación de colector de primera pared común. También se contempla que el colector de entrada del panel extremo de la segunda pared puede estar a una elevación diferente de la elevación de colector de segunda pared común.

En determinadas formas de realización, el colector de entrada del panel extremo de la primera pared está a la elevación de colector de primera pared común. También se contempla que el colector de entrada del panel extremo de la segunda pared puede estar a la elevación de colector de segunda pared común.

En determinadas formas de realización, la primera y segunda paredes de caldera incluyen cada una secciones de caldera superior e inferior apiladas verticalmente. Una pluralidad de paneles contiguos de cada pared de...

1. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) una primera pared de paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares, incluyendo cada panel de la primera pared un colector de entrada en un extremo del mismo y un colector de salida en un extremo opuesto del mismo, presentando cada uno de una pluralidad de paneles contiguos de la primera pared un colector de entrada del mismo a una elevación de colector de primera pared común; y

b) una segunda pared de paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares, incluyendo cada panel de la segunda pared un colector de entrada en un extremo del mismo y un colector de salida en un extremo opuesto del mismo, presentando cada uno de una pluralidad de paneles contiguos de la segunda pared un colector de entrada del mismo a una elevación de colector de segunda pared común, siendo la segunda pared adyacente a la primera pared y formando un ángulo con respecto a la misma, de modo que un panel extremo de la primera pared es adyacente a un panel extremo de la segunda pared para formar una esquina de pared de caldera, en la que los colectores de entrada de los dos paneles extremos de la esquina de pared de caldera están a elevaciones diferentes uno con respecto al otro.

2. Caldera según la reivindicación 1, en la que el colector de entrada del panel extremo de la primera pared está a una elevación diferente de la elevación de colector de primera pared común.

3. Caldera según la reivindicación 2, en la que el colector de entrada del panel extremo de la segunda pared está a la elevación de colector de segunda pared común.

4. Caldera según la reivindicación 3, en la que la elevación de colector de segunda pared común es la misma que la elevación de colector de primera pared común.

5. Caldera según la reivindicación 2, en la que el colector de entrada del panel extremo de la segunda pared está a una elevación diferente de la elevación de colector de segunda pared común.

6. Caldera según la reivindicación 1, en la que el colector de entrada del panel extremo de la primera pared está a la elevación de colector de primera pared común, y en la que el colector de entrada del panel extremo de la segunda pared está a la elevación de colector de segunda pared común.

7. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) una primera pared de caldera que incluye unas secciones de caldera superior e inferior apiladas verticalmente, incluyendo cada sección de caldera unos paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares, incluyendo cada panel de la primera pared un colector de entrada en un extremo del mismo y un colector de salida en un extremo opuesto del mismo, solapándose una pluralidad de paneles contiguos de la sección inferior con una pluralidad de paneles contiguos de la sección superior, estando los colectores de salida de los paneles contiguos de la sección inferior próximos a los colectores de entrada de los paneles contiguos de la sección superior para formar una sección de colector de la primera pared de caldera a una primera elevación de colector común; y

b) una segunda pared de caldera que incluye unas secciones de caldera superior e inferior apiladas verticalmente, incluyendo cada sección de caldera unos paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares, incluyendo cada panel de la segunda pared un colector de entrada en un extremo del mismo y un colector de salida en un extremo opuesto del mismo, solapándose una pluralidad de paneles contiguos de la sección inferior con una pluralidad de paneles contiguos de la sección superior, estando los colectores de salida de los paneles contiguos de la sección inferior próximos a los colectores de entrada de los paneles contiguos de la sección superior para formar una sección de colector de la segunda pared de caldera a una segunda elevación de colector común, siendo la segunda pared de caldera adyacente a la primera pared de caldera y formando un ángulo con respecto a la misma, de modo que un panel extremo de cada una de las secciones superior e inferior de la primera pared de caldera es adyacente a un panel extremo superior e inferior respectivo de la segunda pared de caldera para formar una esquina de pared de caldera, en la que los colectores adyacentes de los paneles extremos de la primera pared de caldera están a una elevación diferente de la de los colectores adyacentes de los paneles extremos de la segunda pared de caldera.

8. Caldera según la reivindicación 7, en la que los colectores adyacentes de los paneles extremos de la primera pared de caldera están a una elevación diferente de la elevación de colector de primera pared común.

9. Caldera según la reivindicación 8, en la que los colectores adyacentes de los paneles extremos de la segunda pared de caldera están a la elevación de colector de segunda pared común.

10. Caldera según la reivindicación 9, en la que la elevación de colector de segunda pared común es la misma que la elevación de colector de primera pared común.

11. Caldera según la reivindicación 8, en la que los colectores adyacentes de los paneles extremos de la segunda pared de caldera están a una elevación diferente de la elevación de colector de segunda pared común.

12. Caldera según la reivindicación 7, en la que los colectores adyacentes de los paneles extremos de la primera pared de caldera están a la elevación de colector de primera pared común, y en la que los colectores adyacentes de los paneles extremos de la segunda pared de caldera están a la elevación de colector de segunda pared común.

13. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) un supercalentador cuadrilátero que incluye cuatro paredes de supercalentador sustancialmente planas, incluyendo cada pared de supercalentador una pluralidad de paneles de caldera adyacentes sustancialmente coplanares, formando las cuatro paredes de supercalentador cuatro esquinas, en la que en cada esquina, unos paneles de esquina adyacentes de dos paredes de supercalentador forman una esquina del supercalentador;

b) un generador de vapor cuadrilátero que incluye cuatro paredes de generador de vapor sustancialmente planas, siendo cada pared de generador de vapor sustancialmente coplanar con un extremo inferior de una respectiva de las cuatro paredes de supercalentador y solapándose con el mismo, formando las cuatro paredes de generador de vapor cuatro esquinas, en la que en cada esquina, unos paneles de esquina adyacentes de dos paredes de generador de vapor forman una esquina del generador de vapor;

c) un recalentador cuadrilátero que incluye cuatro paredes de recalentador sustancialmente planas, siendo cada pared de recalentador sustancialmente coplanar con un extremo inferior de una respectiva de las cuatro paredes de generador de vapor y solapándose con el mismo, formando las cuatro paredes de recalentador cuatro esquinas, en la que en cada esquina, unos paneles de esquina adyacentes de dos paredes de recalentador forman una esquina del recalentador; e d) incluyendo cada panel del supercalentador, generador de vapor, y recalentador un colector de entrada en un extremo del mismo y un colector de salida en un extremo opuesto del mismo, presentando una pluralidad de paneles contiguos de cada pared unos colectores adyacentes de los mismos a una elevación común unos con respecto a otros, estando los colectores adyacentes de los dos paneles de esquina en cada esquina del supercalentador, generador de vapor, y recalentador a dos elevaciones diferentes uno con respecto a otro.

14. Caldera según la reivindicación 13, en la que el colector de entrada de cada uno de los dos paneles de esquina de cada uno de entre el supercalentador, el generador de vapor, y el recalentador está a una elevación diferente de la elevación común de los paneles contiguos de su respectiva pared.

15. Caldera según la reivindicación 14, en la que el colector de entrada de cada uno de los dos paneles de esquina de cada uno de entre el supercalentador, el generador de vapor, y el recalentador está a la elevación común de los paneles contiguos de su respectiva pared.

16. Caldera según la reivindicación 15, en la que la elevación común es la misma para las cuatro paredes de supercalentador, en la que la elevación común es la misma para las cuatro paredes de generador de vapor, y en la que la elevación común es la misma para las cuatro paredes de recalentador.

17. Caldera según la reivindicación 15, en la que el colector de entrada de cada uno de los cuatro paneles de esquina de cada uno de entre el supercalentador, el generador de vapor, y el recalentador está a una elevación diferente de la elevación común de los paneles contiguos de su respectiva pared.

18. Caldera según la reivindicación 17, en la que dos paredes de cada uno de entre el supercalentador, el generador de vapor, y el recalentador presentan cada una dos paneles de esquina, estando el colector de entrada de cada uno de ellos a una elevación diferente de la elevación común de los paneles contiguos de su pared respectiva, y en la que dos paredes de cada uno de entre el supercalentador, el generador de vapor, y el recalentador presentan en cada caso unos colectores de entrada adyacentes de todos los paneles incluyendo los paneles de esquina y los paneles contiguos a la elevación común de los mismos.

19. Caldera según la reivindicación 13, en la que todos los paneles de dos paredes opuestas de cada uno de entre el supercalentador, el generador de vapor, y el recalentador, incluyendo paneles de esquina y paneles contiguos, presentan unos colectores de entrada a la primera elevación común.

20. Caldera según la reivindicación 19, en la que todos los paneles de dos paredes opuestas de cada uno de entre el supercalentador, el generador de vapor, y el recalentador, incluyendo paneles de esquina y paneles contiguos, presentan unos colectores de entrada a una segunda elevación común que es diferente de la primera elevación común.